徐飞, 叶澄, 欧阳劼, 吴自强, 陈昊泽, 缪亚军, 戚巍
录用日期: 2026-09-23
可信数据空间作为数据要素流通的关键基础设施,其安全运行依赖于区块链技术所提供的数据不可篡改与可追溯特性。然而,区块链的安全基础建立在传统密码学与共识机制之上,量子计算的兴起动摇了现有区块链系统的安全根基。量子密钥分发与后量子密码是当前应对量子计算威胁的两条主流技术路线。其中,量子密钥分发技术可为远距离通信双方提供信息论安全的密钥协商能力,经过四十余年的发展,已在实用化与安全性方面取得显著进展,初步构建了覆盖全球的天地一体化量子密钥分发网络雏形,为区块链提供了具备量子抵抗能力的新型密码学工具。为此,本文针对联盟链的场景设计了一种抗量子计算的安全动态共识机制,通过量子密钥分发技术实现了区块链节点间的消息认证与签名,显著提升了共识过程的安全性;进一步使用了一种基于一致性哈希环的主节点自动轮播机制,该机制仅需验证消息的配置表版本即可实现节点的安全动态更替与权限的均衡分配;最后,本文以共识机制为基础,设计了一个完整的抗量子计算安全的区块链系统框架,分析了区块链系统的安全性,并完成了效率测试。因此,本文基于量子密钥分发网络构建了具备抗量子计算安全的区块链系统,可以为可信数据空间在量子计算时代实现安全、可信与可扩展的运行提供量子安全的解决方案。